CC BY
25
УДК 664:543 Табл. 3. Ил. 2. Библ. 9.
МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ
к определению количественного
СОДЕРЖАНИЯ КОЛЛАГЕНА
в животных белках
Становова И.А., Вострикова Н.Л., канд. техн. наук, Курзова А.А., Кузнецова Т.Г., доктор вет. наук, Насонова В.В., канд. техн. наук ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова»
Ключевые слова: белок, оксипролин, коллаген, гидролиз, животный белок, гистология
Реферат
Содержание оксипролина является важнейшим показателем качества животного белка, поскольку исходя из содержания этой аминокислоты, можно рассчитать содержание коллагена в животном белке, количество которого регламентируется в ГОСТ 33692-2015 «Белки животные. Общие технические условия», вступившего в действие с 01.01.17. В ходе проведенных исследований установлено и экспериментально доказано, что содержание оксипролина в стандартном образце, в независимости от времени гидролиза, составляло при навесках: 0,01 г - 98,96 %; 0,02 г - 98,57 %; таким образом, продолжительность гидролиза не влияет на конечный результат исследований. Следовательно, проводить гидролиз более 8 часов нецелесообразно. В ходе работы также было подобрано оптимальное количество исследуемого образца. Исходя из экспериментально полученных данных, оптимальная масса образца животного белка для определения содержания оксипролина не должна превышать 0,4 г. Также были проведены гистологические исследования образцов животных белков и установлено, что по морфологическим особенностям можно определить природу вносимых в животные белки компонентов.
DEFINITION OF THE CONTENT OF COLLAGEN IN ANIMAL PROTEINS
Stanovova I.A., Vostrikova, N.L., Kursova A.A., Kuznetsova T.G., Nasonova V.V.
The V.M. Gorbatov All-Russian Meat Research Institute
Key words: protein, hydroxyproline, collagen, hydrolysis animal protein, histology
Summary
The content of hydroxyproline is the most important indicator of quality animal protein, as based on the content of this amino acid, you can calculate the collagen content in animal protein, the amount of which is regulated by GOST 33692-2015 "Squirrels are animals. General technical conditions", which came into effect from 01.01.17. during the carried-out researches it is established and experimentally proved that the content of hydroxyproline in the standard sample, regardless of hydrolysis time, was in the batches: 0.01 g — 98,96%; 0.02 g — 98,57%; thus, the duration of hydrolysis does not affect the final result of the research. Therefore, to carry out hydrolysis more than 8 hours is impractical. In the course of work also, the optimum number of the test specimen. On the basis of experimentally obtained data, the optimum mass of the sample of animal protein for the determination of hydroxyproline should not exceed 0.4 g. Was also conducted histological studies of samples of animal protein, and found that morphological features it is possible to determine the nature of insertion in animal protein components.
Введение
Белки любого происхождения состоят из аминокислот, которые необходимы для регулирования различных функций организма [1]. Белок обеспечивает организм необходимым запасом энергии и поддерживает баланс многих метаболических процессов.
Качество белка может быть определено в зависимости от содержания в нем аминокислот и их структуры. Белки растительного происхождения, в своем большинстве, содержат неполный набор незаменимых аминокислот, а оксипролин в них не содержится вовсе [2].
При производстве мясной продукции применяют животные белки, использование которых помогает получать продукцию с определенными стабильными технологическими характеристиками. Животные белки могут быть получены из различных видов мясного сырья, однако наибольшее распространение имеют белки, получаемые из коллагенсодержа-щего сырья, что определяется высоким содержанием в них основного белка соединительной ткани - коллагена. При окислении пролина, входящего в состав коллагена, образуется аминокислота, практически не встречающаяся в других белках - оксипролин [3, 4].
Именно по количественному содержанию этой аминокислоты можно судить о доле коллагена в животных белках.
За последние годы, учитывая расширение ассортимента производителей пищевой продукции, поиск альтернативных источников белка является актуальным направлением и для мясной промышленности.
В связи с этим, большой интерес у производителей вызывает использование животных белков, в особенности полученных из коллагенсодержащего сырья, что обеспечивает их, в том числе, высокие функционально-технологические характеристики (высокая желирующая, влаго- и жироудер-живающая способности) [5]. Широко используемые в мясной промышленности животные белки производят в основном из соединительной ткани, сухожилий и шкуры, хотя на рынке присутствуют и другие виды белков, например, полученных из мышечной ткани [6]. Благодаря тому, что они являются ингредиентом, полученным из мясного сырья, и обладают присущими этому виду сырья высокими функционально-технологическими свойствами, их применение при производстве мясной продукции является оправданным.
Учитывая необходимость получения продукта с высокими функциональными характеристиками, производители животных белков должны подбирать условия их обработки. При производстве животных белков могут быть использованы различные пути денатурации: нагревание, ще-лочно-солевая обработка, действие про-
дуктов метаболизма микроорганизмов, в любом случае, целью вышеперечисленных способов обработки является увеличение функциональных свойств белка [7].
Важным условием выпуска продукции высокого качества является соблюдение технологических инструкций и совершенствование методов контроля.
В отделе Научно-прикладных и технологических разработок ВНИИМП им. В.М. Горбатова был разработан ГОСТ 33692 «Белки животные. Общие технические условия», вступивший в силу 01.01.2017, в котором впервые приведена классификация животных белков, полученных из коллагенсодержащего сырья, а также изложены необходимые физико-химические и функциональные характеристики.
Одним из критериев оценки качества животных белков, является содержание в них коллагена, поскольку именно этот белок содержится в сырье, используемом для производства. Определение содержания коллагена основано на количественной оценке наличия в продукте характерной для коллагена аминокислоты - оксипролина. Учитывая это, возникла необходимость в адаптации существующего метода по определению содержания оксипролина в мясе и мясных продуктах к условиям анализа животного белка.
Цель работы заключалась в подборе оптимальной навески пробы исследуемо-
Таблица 1
Степень извлечения оксипролина в стандартном образце в зависимости от массы навески и продолжительности гидролиза
Масса навески стандартного образца, г Продолжительность гидролиза, ч
8 12 16 20 24
Таблица 2 Содержание оксипролина в животном белке
Масса Массовая доля
навески,г оксипролина,%
0,01 98,784 ±7,903 98,807 ±7,904 98,643 ±7,891 98,837 ±7,907 98,762 ±7,901
0,02 98,446 ±7,876 98,263 ±7,861 98,505 ±7,880 98,392 ±7,871 98,287 ±7,863
0,05 90,164 ±7,213 90,214 ±7,217 90,186 ±7,215 90,099 ±7,208 90,158 ±7,212
0,10 62,463 ±4,997 62,277 ±4,982 62,511 ±5,001 62,382 ±4,991 62,423 ±4,994
0,20 34,232 ±2,737 33,981 ±2,718 34,350 ±2,748 34,273 ±2,742 34, 149 ±2,732
0,1 11,196±0,896
0,2 11,232±0,898
0,3 11,224±0,898
0,4 11,183±0,895
0,6 9,655±0,772
0,8 6,083±0,487
1,0 2,947±0,236
го образца животного белка и времени его гидролитической обработки.
Материалы и методы
Для подбора оптимального времени гидролиза, в качестве объекта исследования был взят стандартный образец оксипролина с содержанием основного вещества 99,8 %, с целью изучения степени извлечения определяемого компонента и учета экспериментальных параметров.
Ранее проведенными исследованиями на мясном сырье была установлена возможность проведения дробного гидролиза оксипролина, общая продолжительность которого составляла 8 часов. Поэтому, с целью подбора оптимальной продолжительности гидролиза, был использован дробный гидролиз в сравнении со стандартным образцом оксипролина.
Гидролиз и цветная реакция были проведены по методу, изложенному в ГОСТ 23041-2015 «Мясо и мясные продукты. Метод определения оксипролина» [8].
Результаты исследований и их обсуждение
Результаты проведенных исследований представлены в таблице 1.
Из полученных данных видно, что результат количественного определения содержания оксипролина в стандартном образце, в зависимости от времени гидролиза, составлял при навесках: 0,01 г -98,96 %; 0,02 г - 98,57 %; 0,05 г - 90,34 %; 0,10 г - 62,54 %; 0,20 г - 34,26 %.
Таким образом, продолжительность гидролиза не влияет на конечный результат исследований. Следовательно, проводить гидролиз более 8 часов нецелесообразно.
Также проведенные исследования позволили установить необходимую минимальную массу навески, которая составила более 0,02 г, что объясняется недостаточным количеством используемых в ходе анализа реактива для окисления и реактива для проведения цветной реак-
ции, количество которых рассчитано на исследование образцов с максимальным содержанием оксипролина 0,7 % - 0,8 %.
Следующим этапом исследования был подбор оптимальной массы образца животного белка при определении оксипролина. В качестве объекта исследования был взят животный белок отечественного производства, с содержанием сырого протеина - 94,8 %. Масса навесок экспериментальных образцов была взята в диапазоне от 0,1 г до 1 г. Исследования при массе навески менее 0,1 г нецелесообразно, так как в ходе проведения анализа применяются неоднократные разведения первоначального гидролизата, что неизбежно может привести к получению недостоверных результатов исследования.
Результаты проведенных исследований по определению содержания окси-пролина в зависимости от массы навески представлены в таблице 2.
Полученные результаты показали, что оптимальная масса образца животного белка для определения содержания окси-пролина не должна превышать 0,4 г.
Таким образом, проведенные исследования позволяют установить оптимальные соотношения количеств определяемых компонентов белка, необходимых для проведения достоверного анализа содержания животного белка по нормируемым показателям. Установлена также оптимальная продолжительность гидролиза для определения содержания оксипролина в животных белках.
Помимо выявления методических подходов по определению коллагена, так же были проведены исследования животных белков отечественного и импортного производства, используемых на Российском рынке, в рамках апробации метода.
Результаты проведенных исследований представлены в таблице 3.
Таким образом, из 15 исследуемых образцов, только 4 (26,7%) соответствуют животному белку высшей категории
(массовая доля коллагена к массе общего белка не менее 70%); 3 образца (20%) соответствуют животному белку первой категории (массовая доля коллагена к массе общего белка не менее 60%), а 8 образцов (53,3 %) относятся к белкам второй категории и не могут быть рассмотрены как животные белки, полученные из коллагенсодержащего сырья.
В случаях, когда вышеупомянутым методом при исследованиях животных белков определяется низкое содержание коллагена, дополнительно для идентификации состава можно применить гистологический метод исследования по ГОСТ 54368-2011 [9], позволяющий по морфологическим особенностям определить видовую принадлежность коллагенсодержащего сырья, состав пищевой добавки, в том числе внесенные ингредиенты полисахаридной природы - камеди, каррагинан, крахмалы, растительные компоненты - соевый белок, пищевые волокна (рисунки 1 а, б, в). С целью выявления компонентов, содержащих углеводы, применяется окраска
Таблица 3
Содержание коллагена к массе общего белка в образцах животного белка
№ образца Массовая доля коллагена к массе общего белка, %
1 35,873
2 44,551
3 67,224
4 25,968
5 52,478
6 70,883
7 61,756
8 58,630
9 48,916
10 72,845
11 50,938
12 81,662
13 67,217
14 39,465
15 75,049
ВСЕ О МЯСЕ №3 | 2017
Рисунок 1. Микроструктура животного белка: а) на основе свиной шкурки; б) на основе дермы шкур крупного рогатого скота;
в) на основе свиной шкурки и сухожилий. Ув. х 240
Рисунок 2. посторонние включения в животном белке: а) каррагинан в составе животного белка; б) крахмал и каррагинан в составе животного белка; в) соевый белок и каррагинан в составе животного белка
раствором Люголя, дающая возможность объективно выявить присутствие в животном белке каррагинана, конжаковой камеди, крахмалов (рисунки 2 а, б, в) [9].
1. Скурихин, И.М. Химический состав пищевых продуктов. Кн. 2: Справочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микроэлементов, органических кислот и углеводов / Под. ред. И.М. Ску-рихина и М.Н. Волгарева. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат. - 1987. - 360 с.
9. ГОСТ 54368 -2011 Мясо и мясные продукты. Определение растительных компонентов в сыпучих добавках гистологическим методом.
Заключение
Проведенная работа позволила установить оптимальную массу навески исследуемого образца и время его гидролитической
Skurikhin, I.M. Himicheskii sostav pichevyih produktov Kn.2: Spravochnaie tablicyi soderzania aminokislot, ghirnyih kislot, vitaminov, makro — I mikroelementov, organicheskih kislot I uglevodov [Chemical composition of food products. KN. 2: Reference tables of amino acids, fatty acids, vitamins, macro -and microelements, organic acids and carbohydrate] / Pod. red. I.M. Skurikhina i M.N. Volgareva. 2-e izd., perepab. I dop. — M.: Agropromizdat. — 1987. — 360 p.
GOST 54368-2011 Myaso i myasnaiyae prodykti. Opredelenie rastitekniyah komponentov v siyapychih dobavkah gistologicheskim metodom. [Meat and meat products. Determination of plant components in bulk supplements histological method]
обработки. Что является важным аспектом при поведении исследований, гарантирующих высоко достоверный результат.
В результате проведенного мониторинга образцов, маркируемых производителями как животные белки, установлено, что около половины коллагенсодержа-щих пищевых добавок, представленных на российском рынке, не соответствуют требованиям ГОСТ.
Проведенные гистологические исследования образцов животных белков, показали, что по морфологическим особенностям возможно определить природу вносимых в животные белки компонентов.
Выполненная работа показала перспективу одновременного использования комплекса методов для оценки качества пищевых ингредиентов, изготовленных из коллагенсодержащего сырья, а также пищевых добавок, содержащих животные белки.
© КОНТАКТЫ:
Становова Ирина Анатольевна а i.stanovova@vniimp.ru
Вострикова Наталья Леонидовна а nvostrikova@list.ru Курзова Анастасия Александровна а a.kurzova@vniimp.ru
Кузнецова Татьяна Георгиевна а labsens@mail.ru Насонова Виктория Викторовна а nasonova@vniimp.ru
список литературы:
REFERENCES:
2. Иванкин, А.Н. Биологически активные вещества из Ivankin, A.N. Biologicheski aktivnaie vechestva iz ghivotnoi tkani i животной ткани и микроорганизмов. Методы получения mikroorganizmov. Metodyi polychenia i stryktyrno fynkcaionalnyie и структурно функциональные взаимосвязи. Дис. докт. vzaimosvazi [Biologically active substances from animal tissues and хим. наук. — М.: ВНИИА. — 1998. microorganisms. Methods of obtaining structural and functional
relationship.] / Dis. dokt. chim. nayk. — M.: VNIIA. — 1989.
3. Лисицын, А.Б. Методы практической биотехнологии / Lisitsyn, A.B. Metodiya prakticheskoi biotexnologii [Practical meth-А.Б. Лисицын, А.Н. Иванкин, А.Д. Неклюдов. — М.: ВНИИ ods of biotechnology] / A.B. Lisitsyn, A.N. Ivankin, A.D. Neklyudov. — мясной промышленности. — 2002. — 408 c. M.: VNII maisnoi promaichlennosti. — 2002. — 408 p.
4. Вострикова, Н.Л. Изучение полноценности белков в разных типах мышц говядины / Н.Л. Вострикова, А.Б. Лисицын, И.М. Чернуха, А.Н. Иванкин // Все о мясе. - 2013.-№ 2. - С. 34-40. Vostrikova, N.L. Izychenie polnocennosti belkov v razniyah tipah miyahc govyadiniya [The study of the usefulness of proteins in different types of muscle-beef] / N.L. Vostrikova, A.B. Lisitsyn, I.M. Cher-nukha, A N. Ivankin // Vsyo o myase. - 2013. - № 2. - P. 34-40.
5. Семенова, А.А. Пищевые белковые ингредиенты из побочных продуктов мясопереработки / А.А. Семенова, В.Е. Куцакова // Все о мясе. - 2012. - № 2. - С. 10-12. Semenova, A.A. Pisheviyae belkoviyae ingredientiya iz pobochni-yah prodyktov myasopererabotki [Food protein ingredients from by-products of meat processing] / A.A. Semenova, V.E. Kuzakova // Vsyo o myase. - 2012. - № 2. - P. 10-12.
6. Пищевые ингредиенты в создании современных продуктов питания / Под ред. В.А. Тутельяна, А.П. Нечаева - М.: ДеЛи плюс. - 2014. - 520 с. Pisheviyae ingredientiya v sozdanii sovremenniyah prodyktov pitaniay. [Food ingredients to create a modern food]/ Pod. Red. V.A. Tutelyana, A.P. Nechaeva. - M.: Deli plus. - 2014. - 520 p.
7. Иванкин, А.Н. Кинетические особенности энзимати-ческой деградации животного белка / А.Н. Иванкин, Н.Л. Вострикова, А. В. Куликовский // Все о мясе. -2016. - № 6. - С. 3-7. Ivankin, A.N. Kineticheskie osobennosti enzimaticheskih degra-dacii ghivotnogo belka [The kinetic characteristics of enzymatic degradation of animal protein] / A.N. Ivankin, N.L. Vostrikova, A.V. Kulikovskii // Vsyo o myase. - 2016. - № 6. - P. 3-7.
8. ГОСТ 23041-2015 Мясо и мясные продукты. Метод определения оксипролина. GOST 23041-2015 Myaso i myasniyae prodykti. Metod opredeleniya oksiprolina [Meat and meat products. Method for the determination of hydroxyproline]
